Progresivní technologie porušování materiálů

• Cíle a zaměření
• Zkoumané materiály
• Spolupráce s akademickými institucemi a aplikační sférou
• Účast na řešení projektů
• Vybrané publikace od roku 2012
• Patenty
• Kontakty

Laboratoře

Kapalinový paprsek - Laboratoř J165
(mokrá část)

Kapalinový paprsek - Laboratoř J163
(suchá část)

Cíle a zaměření se orientují do následujících oblastí:

Porušování materiálů čistým vodním paprskem

• Mechanizmus porušování minerálních zrn při směšování s kapalinou
• Mechanizmus porušování horninových materiálů
• Mechanizmus porušování betonů
• Mechanizmus porušování plastů
• Mechanizmus porušování skel
• Způsoby zvýšení účinnosti impaktu vodního paprsku – modulace, pulzace
• Způsoby zvýšení účinnosti porušování materiálů vodním paprskem – kombinace s laserem či plazmou
• Chování paprsku v extrémních podmínkách – podtlak, přetlak, vysoké teploty

Porušování materiálů abrazivním vodním paprskem

• Mechanizmus generování abrazivního vodního paprsku
• Mechanizmus porušování horninových materiálů
• Mechanizmus porušování betonů
• Mechanizmus porušování plastů
• Mechanizmus porušování skel
• Mechanizmus porušování pružně-plastických kovů
• Mechanizmus porušování křehkých kovů
• Mechanizmus porušování keramiky
• Způsoby zlepšení účinnosti porušování abrazivního vodního paprsku – modifikace abrazivního materiálu
• Způsoby zvýšení účinnosti porušování materiálu abrazivním vodním paprskem – teplotní ovlivnění materiálu
• Chování paprsku v extrémních podmínkách – podtlak, přetlak, extrémní teploty

Zkoumané materiály:

Amorfní a krystalické materiály veškerých druhů, zejména následující

Oceli

• Nízkolegované
• Vysokolegované
• Speciální

Horniny

• Žuly
• Mramory
• Pískovce
• Ostatní dle potřeby průmyslových partnerů

Neocelové kovové materiály

• Měď a její slitiny (mosaz, bronz)
• Titan a jeho slitiny
• Olovo, zinek, hliník a jejich slitiny

Skla

• Litá
• Válcovaná
• Lepená a vrstvená

Keramické materiály

• Šamoty
• Keramické, abrazi odolné ochranné vrstvy na jiných materiálech
• Pro výrobu řezných nástrojů

Betony

• Pro běžné stavební práce
• Korozi odolné pro vodní díla, tunely apod.
• Vysokopevnostní, pro vojenské a speciální objekty

Plasty

• Pro běžné použití
• Vrstvené a lepené pro odolné konstrukce
• S výztuží, pro mimořádně namáhané prvky a konstrukce

Spolupráce s akademickými institucemi a aplikační sférou:

Spolupráce s akademickými pracovišti

• Politechnika Świętokrzyska w Kielcach (prof. Spadło, Dr. Młynarczik, Ing. Bańkowski)
• Fakulta výrobných technológií so sídlom v Prešove – TU Košice (prof. Ružbarský, Doc. Krenický)
• Politecnico di Milano (prof. Annoni, prof. Monno)

Aplikační sféra

• firma PTV spol.s.r.o., Hostivice
• firma NET spol. s r.o., Staré Město pod Sněžníkem
• ATIC Technology s.r.o.
• PWR Composite s.r.o., Ostrava
• firma Kámen Ostroměř s.r.o.
• WatAJet S.r.l. Besnate (Italy)
• Watting, s.r.o., Prešov
• DRC s.r.o., Prešov

Účast na řešení projektů:

• Projekt SGS SP 2020/45 Diagnostika, charakterizace a modelování vybraných materiálů a jejich fyzikální vlastností
• Projekt SGS SP 2021/64 Diagnostika, charakterizace a modelování vybraných materiálů a jejich fyzikálních vlastností II
• Projekt SGS SP 2022/25 Diagnostika, charakterizace a modelování vybraných materiálů a jejich fyzikálních vlastností III
• Projekt SGS SP2011/83 „Zvýšení efektivity porušování hornin vodním paprskem s vysokou hustotou energie pro použití v nízkokapacitních lomech ČR“
• Projekt SGS SP2011/119 „Studium vlivu kryogenní teploty ocelového vzorku na kvalitativní parametry jeho řezu abrazivním vodním paprskem“
• Projekt SGS SP2013/22 „Dezintegrace horninových materiálů kapalinovými paprsky“
• Projekt Visegradského fondu 21220321 „Creative meeting of V4 researchers, PhD students and young PhD’s from research field of usage AWJ“
• Projekt CZ.1.05/2.1.00/01.0040 „RMTVC – Regionální materiálově technologické výzkumné centrum“. http://www.rmtvc.cz
• Projekt LO1203 "Regionální materiálově technologické výzkumné centrum - program udržitelnosti“
• Projekt CZ.1.07/2.3.00/45.0021 „Zlepši si techniku“. http://www.zlepsisitechniku.cz
• Projekt Visegrádského fondu 21620227 „Slezský přeshraniční workshop aplikované fyziky“ http://swap.vsb.cz
• Projekt SGS SP2017/44 „Recyklovaná abraziva pro speciální aplikace abrazivního vodního paprsku (AWJ)“
• Projekt CZ.1.07/2.4.00/31.0035 – „Spolupráce pro budoucnost“
• Projekt SGS SP2018/43 „Studium povrchových a objemových magnetických vlastností austenitických ocelí a Heuslerových slitin na bázi Fe. Měření kvality směšování při vzniku abrazivního vodního paprsku (AWJ).“
• Projekt SGS SP2019/26 „Charakterizace materiálů z hlediska jejich optických, magnetických a mechanických vlastností a jejich interakce se zářením.“

Vybrané publikace od roku 2012:

2021

• Štefek, A., Tyč, M.: Impact of Preparation of Titanium Alloys on Their Abrasive Water Jet Machining. Materials, (doi: 10.3390/ma14247768) 2021, 14(24), 7768(1)-7768(12)
• Gembalová, L., Hlaváč, L.M., Spadło, S., Geryk, V., Oros, L.: Notes on the Abrasive Water Jet (AWJ) Machining. Materials, (doi: 10.3390/ma14227032), 2021, 14(22), 7032(1)-7032(14)
• Spadło, S., Bańkowski, D., Młynarczyk, P., Hlaváčová, I.M.: Influence of Local Temperature Changes on the Material Microstructure in Abrasive Water Jet Machining (AWJM). Materials, (doi: 10.3390/ma14185399) 2021, 14(18), 5399(1)-5399(16)
• Poláček, J., Hlaváčová, I.M., Tyč, M.: A Short Note about the Impact Action of a Water Jet Stabilized by a Coaxial Air Stream in the Air and Underwater. Materials, (doi: 10.3390/ma14175015) 2021, 14(17), 5015(1)-5015(12)
• Štefek, A., Raška, J., Hlaváč, L.M., Spadło, S.: Investigation of Significant Parameters during Abrasive Waterjet Turning. Materials, (doi: 10.3390/ma14164389) 2021, 14(16), 4389(1)-4389(15)
• Hlaváč, L.M.: Revised Model of Abrasive Water Jet Cutting for Industrial Use. Materials, (doi: 10.3390/ma14144032) 2021, 14(14), 4032(1)-4032(16)
• Hlaváč, L.M., Annoni, M.P.G., Hlaváčová, I.M., Arleo, F., Viganò, F., Štefek, A.: Abrasive Waterjet (AWJ) Forces – Potential Indicators of Machining Quality. Materials, (doi: 10.3390/ma14123309) 2021, 14(12), 3309(1)-3309(19)
• Hlaváč, L.M., Bańkowski, D., Krajcarz, D., Štefek, A., Tyč, M., Młynarczyk, P.: Abrasive Waterjet (AWJ) Forces-Indicator of Cutting System Malfunction. Materials, (doi: 10.3390/ma14071683) 2021, 14(7), 1683(1)-1683(16)

2020

• Raška, J., Hlaváč, L.M., Štefek, A. Tyč, M.: Reduction of Pollution During Composite Machining. Inzynieria Mineralna – Journal of the Polish Mineral Engineering Society, (doi: 10.29227/IM-2020-01-62) 2020, 2(1), 175-178
• Hlaváč, L.M., Štefek, A., Tyč, M., Krajcarz, D.: Influence of Material Structure on Forces Measured during Abrasive Waterjet (AWJ) Machining. Materials, (doi: 10.3390/ma13173878) 2020, 13(17), 3878(1)-3878(15)
• Hlaváčová, I.M., Sadílek, M. Váňová, P., Szumilo, Š., Tyč, M.: Influence of Steel Structure on Machinability by Abrasive Water Jet. Materials, (doi: 10.3390/ma13194424) 2020, 13(19), 4424(1)-4424(17)

2018

• Hlaváč, L.M., Hlaváčová, I.M., Plančár, Š., Krenický, T., Geryk, V.: Deformation of products cut on AWJ x-y tables and its suppression. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (doi: 10.1088/1757-899X/307/1/012015) 307 (1) 2018, Article number 012015.
• Hlaváč, L.M., Hlaváčová, I.M., Arleo, F., Viganò, F., Annoni, M.P.G., Geryk, V.: Shape distortion reduction method for abrasive water jet (AWJ) cutting. Precision Engineering, (doi: 10.1016/j.precisioneng.2017.05.002) 53, 2018, 194-202.

2017

• Hlaváč, L.M., Krajcarz, D., Hlaváčová, I.M., Spadło, S.: Precision comparison of analytical and statistical-regression models for AWJ cutting. Precision Engineering, (doi: 10.1016/j.precisioneng.2017.05.002) 50, 2017, 148-159.
• Hlaváč, L.M., Hlaváčová, I.M., Geryk, V.: Taper of kerfs made in rocks by abrasive water jet (AWJ). International Journal of Advanced Manufacturing Technology, (doi: 10.1007/s00170-016-8782-2) 88(1-4), 2017, 443-449.

2016

• Hlaváč, L.M., Kocich, R., Gembalová, L., Jonšta, P., Hlaváčová, I.M.: AWJ cutting of copper processed by ECAP. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, (doi:10.1007/s00170-015-8236-2) 86(1-4), 2016, 885-894.

2015

• Hlaváč, L.M., Hlaváčová, I.M., Geryk, V., Plančár, Š.: Investigation of the taper of kerfs cut in steels by AWJ. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, (doi:10.1007/s00170-014-6578-9) 77(9-12), 2015, 1811-1818.
• Hlaváč, L.M.: Application of water jet description on the de-scaling process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, (doi:10.1007/s00170-015-7020-7) 80(5-8), 2015, 721-735.
• Hlaváč, L.M., Gembalová, L., Štěpán, P., Hlaváčová, I.M.: Improvement of abrasive water jet machining accuracy for titanium and TiNb alloy. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, (doi:10.1007/s00170-015-7132-0) 80(9-12), 2015, 1733-1740.

2014

• Gryc, R., Hlaváč, L.M., Mikoláš, M., Šancer, J., Daněk, T.: Correlation of pure and abrasive water jet cutting of rocks. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences (http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrmms.2013.11.001) 65, 2014, 149-152.

2013

• Strnadel, B., Hlaváč, L.M., Gembalová, L.: Effect of steel structure on the declination angle in AWJ cutting. International Journal of Machine Tools & Manufacture, (doi:10.1016/j.ijmachtools.2012.07.015) 64, 2013, 12-19.

2012

• Hlaváč, L.M., Strnadel, B., Kaličinský, J., Gembalová, L.: The model of product distortion in AWJ cutting. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, (doi:10.1007/s00170-011-3788-2) 62(1-4), 2012, 157-166.

Patenty:

• L. Hlaváč, R. Zapletal, V. Mádr: Zařízení pro vytváření a zesílení modulace rychlosti toku kapaliny. Český národní patent č. 302595. Udělen 2011.
• V. Mádr, M. Lupták, L. Hlaváč: Snímač sil a způsob snímání sil v procesu řezání vysokorychlostním kapalinovým paprskem. Český národní patent č. 303189. Udělen 2012.
• J. Poláček, L. Hlaváč: Zařízení pro pneumatickou modulaci kapalinového toku a způsob modulace kapalinového toku. Český národní patent č. 303267. Udělen 2012.

Kontakty:

Vedoucí výzkumné skupiny:

• prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D.
  Katedra fyziky
  Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava
  17. listopadu 2172/15
  708 00 Ostrava-Poruba
  Česká Republika
  
  e-mail: libor.hlavac(zavinac)vsb.cz
  tel.: +420 59 732 3102

Členové výzkumné skupiny:

• doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D., e-mail: irena.hlavacova(zavinac)vsb.cz
• Ing. Lucie Gembalová, Ph.D., e-mail: lucie.gembalova(zavinac)vsb.cz
• RNDr. Josef Poláček, CSc., email: josef.polacek(zavinac)vsb.cz

Ph.D. studenti:

• Ing. Adam Štefek
• Ing. Martin Tyč

Bc. Ing. studenti:

• Bc. Jiří Kozelský
• Bc. Jakub Gřunděl
• Bc. Petr Pětroš